磁氧分析仪在高炉喷煤系统中的应用

2019-03-11 19:03:00
文章编号:1204105 请作者按红色字的提示进行修改完善,注意语句前后连贯性及句子主谓宾是否完整正确; 并务必通读修改稿后再发回本编辑部!修改时请保留红色字体部分,并请您用另外一种字 体颜色进行区分!谢谢配合! 磁氧分析仪在喷煤制粉系统中的应用与研究 The analysis and application of magnetic-oxygen analyzer in the coal powder-making and injecting system 沈立春 (上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂,江苏 南京 210039) Shen Li-chun (Shanghai Meishan iron & steel Ltd. JiangSu NanJing 210039) 摘要: 本文介绍了磁氧分析仪在梅山 2#高炉喷吹制粉系统中的应用,重点阐 述了磁氧分析仪的工作原理、 控制系统结构及各组成环节的控制功能。针对磁氧 分析仪在生产中的实际应用情况、 分析系统的日常维护标定及出现的问题进行了 详细的分析和研究。 【摘 要: 1. 摘要一般以 200 字左右为宜 2. 文摘的要素: 1)目的—研究、研制、调查等的前提、目的和任务,所涉及的主题范围。 2)方法—所用的原则、理论、条件、对象、材料、工艺、结构、手段、装备、程序等。 3)结果—实验的、研究的结果,数据,被确定的关系,观察结果,得到的效果,性能等。 4)结论—结果的分析、研究、比较、评价、应用、提出的问题,今后的课题,假设,启 发,建议,预测等。 3. 要用第三人称的写法。 应采用“对??进行了研究”“报告了??现状”“进行了??调查”等记述方法标明一次 、 、 文献的性质和文献主题,不必使用“本文”“作者”等作为主语。 、 】 关键词: 制粉 氧气分析仪 控制系统 高炉 请作者补充便于检索的关键词,使其总数不少于 6 个,并用分号隔开;相应的修正英文关键 词 中图分类号:TP391 文献标志码:A 请作者参考附件及网站(www.paimag.com)中的中图分类号及文献标识码,请您核实中 图分类号及文献标识码 Abstract:this paper explains the application of magnetic-oxygen analyzer in the coal powder-making and injecting system ,which is used in the 2rd blast furnace of Shanghai Meishan iron & steel Ltd., it focuses on the work elements of magnetic-oxygen analyzer、 structure of control system the and the control functions of composing taches.Aimming at the actually application situation 、routine maintenance and exceptional status of magnetic-oxygen analyzer in production,this paper does detailed analysis and research. Keyword: coal powder-making ;oxygen analyzer;control system;blast furnace 0(请以此序号进行编排!) 引言 ! 在高炉的冶炼过程中, 向高炉炉内喷吹具有良好可燃性的煤粉是现代高炉工 艺操作中的一项重要工艺环节。 它不但可以改善高炉的操作环境及降低冶金焦炭 的使用量,同时可以大幅度降低炼铁生产成本。在高炉喷煤制粉工艺中,由于烟 煤比无烟煤更具有可磨性及更好的经济效益, 目前的高炉喷煤都在追求以大量喷 吹烟煤为目标,以降低无烟煤的用量。但是烟煤存在易爆炸性,除了温度以外, 促使烟煤发生爆炸的一个重要因素就是制粉系统中 O2 的含量。这是烟煤制粉过 程中必须解决的技术问题。 由于现代电子科技的发展,磁氧式氧气分析仪已广泛 应用于各种制粉工艺系统中,作为制粉系统 O2 浓度的检测,为制粉系统的安全 提供了保障 。梅山炼铁厂 2#高炉于 2004 年 4 月建成投产,其配套的制粉系统 共有两个系列:A 系列和 B 系列。分别在磨煤机出口、布袋除尘器出口及煤粉仓 设置有 O2 浓度的检测,其使用的磁氧式氧气分析仪为日本 YOKOGAWA 公司 MG8G 系列产品。 [1] 2 磁氧式氧气分析仪分析仪系统组成及工作原理(请修改标题名,不多 于 10 个字) 在梅山 2#高炉制粉系统中,其磁氧式氧气分析系统主要由:样气采样系统、 样气处理系统、样气分析及显示系统、PLC 控制系统、吹扫系统、标定系统等组 成,氧气分析系统的结构框图如图 1 所示:图要有图序、图名,随文编排,先见相应 文字后见图。插图要精绘,图字要清晰,图线应光顺、连续、粗细适中,主辅线分明,图宽 不宜超过 75mm(半栏)或 150mm(通栏) ,线条与文字不应干涉;简易函数图中的线条尽量 用实线表示,不同曲线用引线标记 1、2、3 等区分,序号所代表的实际含义标注于图下,实 际含义简短且图中能放下时,可放于图中;坐标轴的标目( “量的中文名称+量符号/单位” ) 应完整; 尽量发原始图像文件过来, 最好是重新制作成 Visio、 等矢量图, CAD 高清晰的 jpg、 tif 等位图文件也可以。彩色图片改为黑白图片。请参照我刊网站 www.paimag.com 首 页相关下载中的图表绘制要求及示例修正完善本文图示信息! ! 吹扫气 中控室 标定系统 吹 扫 装 置 控制系统 氧气分析仪 排空 (旋风过滤器,冷凝器) 采样探头 样气处理单元 样气调节单元 标 准 气 样气过滤及处理系统 排水 图 1:氧气分析系统结构图 Figure 1 :The sketch of oxygen analyzing system 2.1 样气采样及吹扫系统 2.1.1 样气采样系统 MG8G 型磁氧式氧气分析系统中,其样气采样系统配置双探头取样分析系统, 双探头取样为一只探头取样,另一只探头吹扫,两只取样探头交替取样和吹扫, 以保证系统进行不间断采样分析,吹扫过程中不存在检测盲区[2]。系统采用全不 锈钢双取样探头, 采样探头内置特殊设计的高效过滤器。该探头是根据高炉喷煤 制粉系统的工况进行特殊设计和制造的,探头设计新颖,具有伴热和保温功能, 过滤芯更换方便且可清洗重复使用。在正常的工作过程中,样气中的粉尘可在探 头的内置过滤器中得到充分过滤和分离,经过过虑的样气进入样气处理系统。 2.1.2 样气吹扫系统 由于制粉系统中的样气含有大量的煤粉,长期使用容易堵塞采样探头的过滤 器, 为了保证取样探头使用的长期稳定性和可靠性,必须对采样探头进行定期吹 扫。吹扫功能由 PLC 控制系统实现,系统吹扫方式分为自动和手动两种,由选择 开关来完成,由人工根据采样探头的实际工况来选择,正常使用自动方式,只有 当某一个采样探头出现故障时,才使用手动方式。自动时,PLC 程序按照设定的 时间定期自动吹扫取样探头,一只探头取样,另一只探头吹扫。以保证检测系统 的连续性。 手动时, 由人工选择需要进行吹扫的采样探头[3]。 其吹扫管路图如下: MV2 样 气 1入 口 SV23 SV21 反吹气出口 SV24 SV22 MV1 样 气 2入 口 SV13 样气出口 SV11 反吹气出口 SV14 SV12 BV1 BV2 AS1 AS2 N 2入 口 图 2:样气采样及吹扫管路图 Figure 2 :The piping layout of gas swatch sampling and cleansing system 2.2 样气的过虑及处理系统 经过采样探头预处理的样气进入样气处理系统, 该样气还含有少量的煤粉和 水分, 必须进行再次过虑和脱水才能进入分析仪表。 在 MG8G 型磁氧式氧气分析 系统中,样气的过虑及处理系统主要由三个部分组成:采样泵、过虑除水装置、 样气调节单元。采样泵是分析系统在样气为负压状态下必不可少的系统部件之 一,被检测气体为负压时,通过采样泵抽取样气送入分析仪表分析,本系统中采 样泵选用为日本进口隔膜泵。 除水装置采用压缩机式冷凝器,并自动排水,样 气经过脱水后,再经金属过滤器、膜式过滤器过滤,过虑后的样气进入样气调节 单元,样气调节单元主要是对合格的样气进行压力和流量的控制,以满足 MG8G 型磁氧式氧气分析仪的要求[4],保证分析仪的稳定性和精度。 2.3 MG8G 型磁氧式氧气分析仪的工作原理(请修改标题名,不多于 10 个字) MG8G 磁氧分析仪主要由信号检测单元和信号转换两部分组成,由于样气的 顺磁特性,测量单元不受共存气体的影响,具有高度感应性和快速响应性[5]。图 3 为分析仪原理示意图。 参比气入口 限流器 微型流量计 0 -1 0 0 deg mV 1 0 -5 0 △P 采样气入口 样气室 参比气通道 顺磁检测区 交变磁场 样气及参比气出口 图 3:磁氧分析仪工作原理示意图 Figure 2 :The work elements sketch map of magnetic-oxygen analyzer 其中:1-参比气入口;2-限流器;3-参比气通道;4-微型流量传感器; 5-采样气入口;6-样气室;7-顺磁检测区;8-交变电磁场; 9-样气及参比气出口; (请直接标注在图中相应位置!) ! 工作原理:与其它气体相比,氧气具有顺次特性。在一个不均匀的磁场 中,由于其顺磁性,样气分子会朝着磁场增强的方向流动,当两种含 O2 浓度 不同的气体在一个磁场中相遇时,在图 3 中的 4 处会产生压差Δ P。参比气 通过图 3 中的 1 进入,经过 2 限流,再经过通道 3 进入到样气室 6,样气通 过 5 进入到样气室 6,一部分参比气和样气在磁场区域 7 相遇,因为两个通 道是相连的, 在图中 4 的地方会产生压差Δ P, 压差Δ P 的大小正比于样气中 O2 的浓度,通过微型流量传感器检测该流量,将其转换成电信号输出,该电 信号被送至信号处理和转换单元进行处理,最终输出标准的 4~20mA 电流 信号[6]。 2.4 PLC 控制系统 电子技术的发展,使可编程逻辑控制器的稳定性、可靠性及抗干扰性能大幅 提高,其广泛应用于工业控制中,完成各种复杂的控制和计算功能[7]。本控制系 统采用 YOKOGAWA 公司 F3SP21 系列小型 PLC 系统,系统由电源模块、CPU、数字 量输入模块及数字量输出模块组成,完成采样、吹扫、标定及故障报警等顺序控 制功能。系统结构简单,运行稳定。 2.5 标定系统 分析仪在运行使用一段时间后,由于外部或仪表本身原因,其零点和线性度 会产生漂移,出现显示误差等现象,为了提高仪表检测精度,必须定期对其进行 零点和量程的标定[8]。标定系统由标准气、管路系统及各种阀门组成,以完成对 分析仪零点和量程的标定。 3 日常维护点检及常见故障排除(请修改标题名,不多于 10 个字) 在高炉制粉系统中,磁氧分析仪是一个至关重要的检测设备,其运行的稳定 性和可靠性直接影响到制粉系统的人身及设备安全。必须进行有计划的维护,积 极地防止设备发生故障以及由此而产生的种种损失。 为了早期发现分析仪系统发 生故障,有必要进行定期的日常检查[9]。 3.1 日常维护点检 仪表在正常运行过程中, 需要对其进行日常的维护和点检,主要由以下几个 方面: 1)(本刊正文中没有此类编号,只有①②③类编号,请核实修正! 显示校验:仪 ) 表在运行一段时间后, 由于外界或仪表本身的原因,其零点会发生漂移或显示值 出现偏差,影响了检测额精度,此时需要对其进行零点和量程进行校验,一般校 验周期为 3~6 各月。 2)标准气的检查:检查标准气的压力是否符合要求,更换标准气后,要按 照新标准气的参数对分析仪进行重新标定。 3)水箱水位检查:要定期对水箱水位进行检查,使其水位保持恒定以符合 要求。 3.2 常见故障的排除 1) 本刊正文中没有此类编号,只有①②③类编号,请核实修正! ( )显示波动:检 查样气流量范围有无大的变化,分析仪管道是否有泄漏,在维修模式下,检查检 测单元恒温室温度是否正常,该温度应维持在 60℃,且变化小。 2)标定时显示漂移:当标定过程中显示值发生漂移时,检查标准气流入的 压力是否正常,标定气管路压力可以通过减压阀来调节。 3)抽气泵不工作:检查分析器是否在取样状态,抽气泵的电源是否正常,PLC 是否有输出。 4)探头氮气反吹不正常:检查氮气压力是否正常,过滤器是否堵,氮气反吹 管路是否堵,反吹电磁阀工作是否正常。 4.结束语 磁氧分析仪是用来分析气体混合物中 O2 浓度的仪表, 一般包括采样预处 理系统、检测单元、信号放大及显示单元和顺序控制系统[10]。分析仪在冶金 行业中使用领域很广,用量也较多,尤其在高炉制粉系统中,是高炉制粉系 统中一个重要的、必不可少的安全环保设备。梅山磁氧分析仪自 2004 年在高 炉制粉系统投用以来,设备运行稳定、可靠,检测精度高。在日常维护中, 除了更换过滤网以外,几乎没有故障发生,仪表标定方便。为制粉系统的安 全运行提高了可靠的保障。 参考文献: 参考文献:标注参考文献(以上标的形式[*])在文中的引用,参考文献至少引用 10 个文献, 请注意手册、说明书等不能作为参考文献。另外,请尽量参考引用近两年的参考文献! 文献著录格式如下: ① 期刊:作者.题名[J].刊名,出版年份,卷(期):起止页码. 例:[1] 周怡颋,凌志浩,吴勤勤. ZigBee 无线通信技术及其应用探讨[J].自动化仪表, 2005,26(6):5-9. [2] Mark T, HOSKE. More users consider multifunctional transmitters[J]. Control Engineering, 1997,30(12):45-49. ② 专著:作者.题名:其他题名信息[M].其他责任人.版本.出版地:出版者,出版年:起止页 码. 例:[3] 李文仲,段朝玉.ZigBee 无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出 版社,2007:4-14. [4] 杨乐平.LabVIEW 程序设计与应用[M].2 版.北京: 电子工业出版社, 2001: 381-408. [5] Axelson J.嵌入式 Ethernet 和 Internet 通信设计技术[M].骆丽, 张岳强, 欧小龙, 译.北京:北京航空航天出版社,2006. ③ 论文集:作者.题名[C]//论文集名. 编者.出版地:出版者,出版年:起止页码. 例:[6] Du Fangxun. Development of ultrasonic solid viscometer[C]//2007 Watam Press Comlex Systems and Applications-Modeling, Control and Simulations,2007:182-184. [7] Masood N, Naqvi S S. Implementation of MPEG-4 decoding on FPGA[C]//Microelectronics, the 17 2005:245-246. [8] 金瑞华,朱自明.电磁流量计在水表监控系统中的使用——减低供水损耗率的有效 方法[C].//灌区信息技术与水管理论文集.姜开鹏.北京:中国水利水电出版社, 2003:62-66. ④ 学位论文:作者.题名[D].保存地点:保存单位,年份. 例:[9] 王征,RS-232/Profibus-DP 从站接口设计与实现[D].北京:清华大学,2004. th International Conference, ⑤ 专利文献:专利申请者.题名[P].专利国别,专利文献种类,专利号.出版日期. 例:[10] [11] SARGEANT. Power line communication system [P].On United States Patent,1996(2):13. ⑥ 科学技术报告:作者,题名[R].报告题名,编号.出版地:出版者,出版年:起止页码. 例:[12] Storn R, Price K. Differential evolution—a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces[R]. ICSI Technical Report TR-95-012, 1995. [13] 中国水协设备委员会.在用流量计调查反馈意见汇总分析报告[R].中国水协设备 委流量仪表应用技术研讨会资料汇编.北京:2003. ⑦ 电子文献:作者.题名[文献类型标志/OL].出版地:出版社,出版年(更新或修改日期) [引用日期].电子文献地址. 例: [14] Benjamin P S, David P M. Installation of intrinsically safe and non-incendive systems[EB/OL].[2007-06-01]./regulators/is-circuits.p df. ⑧ 标准:发布制定单位.标准号 标准名[S].出版地:出版社,出版年. 例 : [15] 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 , GB 7258-2004 机 动 车 运 行 安 全 技 术 条 件 [S].2004:14-15. [16] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 20171-2006 用于工业测量与控制系统的 EPA 系统结 构与通信规范[S].北京:中国标准出版社,2006. 文献类型标志:普通图书-M;会议录、论文集-C;汇编-G;报纸-N;期刊-J;学位论 文-D;报告-R;标准-S;专利-P;数据库-DB;计算机程序-CP;电子公告-EB。 文献作者 ( 3 名以内全部列出, 4 名以上只列出前 3 名, 后加 等” 英文加 et al” ; “, , “, 外文作者姓前名后,姓全部写出,名用缩写,不加缩写点,全为大写字母) 。 英文文献的论文题目除了第一个单词中的首字母大些外其余的均小写, 但是文章出处的 名称除了介词以外,每个单词的首字母均大写。请作者参考后修改】 (请根据以下内容提示补充相关信息!) ! 基金项目:【如果有请注明基金项目的完整名称及项目编号】 (如果有请注明) 修改稿收到日期: 【此处暂时不填,收到第一次修改稿后将由编辑填写,作为您学术成果建 立的时间依据】 第一作者(??年-) ,性别,xxxx 年毕业于 xx 大学 xx 专业,获 xx 学位,技术职称与职务 (/现为 xxxx 学校 xxxx 专业在读硕士研究生) ;主要从事 xxxx 的研究。 发票抬头:?? 联系方式【此处填写详细的联系方式,以便于后续编辑工作中及时与您沟通】 联系作者: 地址: 邮编: E-mail: 电话/手机: 备注:
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